为什么引力波探测可能也揭示了暗物质

引力波在一种与任何类型的辐射完全不同的介质中传递信息。这意味着天文学家可以利用它们来研究以前根本看不见的东西。黑洞和暗物质作为宇宙中最突出的例子出现在人们的脑海中，这些部分至少是用光很难看到的。因此，毫无疑问，围绕今年早些时候探测到的引力波（标志着爱因斯坦广义相对论的分水岭式证实）这一观点的争论可能包含这两个主题的信息。

有一种关于暗物质的理论与其他大多数理论略有不同，因为它并不认为神秘的物质是由一些同样神秘的新的WIMP-y粒子组成的，具有空气仙女般的新物理属性，而是来自常规的旧黑洞。这个想法可以追溯到大爆炸之后的瞬间，那时新宇宙中可能存在着足够大的气体密度，它们从气体直接塌陷到黑洞，而不首先成为恒星。

这些黑洞，如果它们形成，将存在于一个不同的总体质量范围，而不是正常的，恒星出生的黑洞-有些可能像小行星一样轻，因此难以置信的小。一些模型说，这些可能是在它们以我们所知道的暗物质团簇的方式所必需的分布和丰度中产生的：围绕着螺旋星系，像一个巨大的、看不见的晶格一样在整个宇宙中串成三维。难道，暗物质真的只是普通物质浓缩成黑洞，具有我们根本没有想到要寻找的属性吗？

LIGO团队对由二元系统中两个快速旋转的黑洞引起的引力波的可视化。

这是约翰霍普金斯大学的研究人员在发表在《物理评论快报》上的一项研究中提出的想法的一部分。它纯粹是基于可行性-他们还没有证明这些是原始黑洞，而是根据收集的读数，我们无法排除这种可能性。指向这一方向的一个主要因素是参与历史性LIGO探测的两个黑洞的重量：它们都太重，太轻。

分别是太阳质量的36倍和29倍，这两个黑洞的质量太大，不可能来自任何合理的恒星崩溃事件，但太轻，不可能是被认为位于星系中心的“超大质量”黑洞。但是原始的黑洞，如果真的存在的话，可能会从很小的黑洞，直到这里观察到的大众。这些将是非常大的原始黑洞，但技术上允许基于先前存在的模型，以创造它们。

银河系的模拟，被一个经过的黑暗星系所干扰。

这不仅意味着引力波探测器可以通过研究这些黑洞来研究暗物质的性质，而且引力波探测器已经对暗物质进行了研究。这只是天文学家所做的艰苦工作，通过正确的（概念）镜头来看待数据。

当然，这个想法也有问题。首先，我们确实知道，并不是所有的暗物质都可以由原始黑洞组成。其中一些原始黑洞将处于恒星塌陷质量范围内，因此可以通过通常揭示黑洞的引力透镜来探测。已经做的透镜已经证明，至少一些观察到的质量行为的差异必须是由于某种形式的质量的引力影响，而这些质量不能正常地与光相互作用。

到目前为止，我们可能已经错过了黑洞，但它们必须低于一定的质量阈值才能保持不可见-暗物质的影响太大了，无法用它们自己来解释。

虽然原始黑洞可能存在，并且实际上可能解释了一些目前被认为是暗物质的质量，但它们也不能解释目前被认为是暗物质的所有质量。这也意味着这些LIGO黑洞确实可能是“暗物质”黑洞，但这样的发现并不一定能像大多数人想象的那样解开奇异暗物质的谜团。

相反，它将证明，真正神秘的暗物质的部分比我们想象的要小-或者更确切地说，对我们来说似乎有意义的宇宙可能实际上占了比我们想象的更大的比例。

像这样的发现，以及类似的关于暗能量替代解释的理论，把它们的本质作为一种包罗万象的理论，更多的是由它们不是什么而不是它们是什么来定义的。即使在今天，暗物质基本上被定义为任何使物理定律有意义的东西，在观察到的宇宙运动的背景下。随着物理学家们对世界的方式有了更多的了解，负空间契约的边界，随着时间的推移慢慢地磨练了它的定义。

这些比例可能很快就会被修改。

这种方法的问题，尽管它是必要的，是它可以引导你把复杂的系统作为一个整体和简单。例如，它可能导致你高估不能成为常规物质的暗物质的数量，方法是将不可见的原始黑洞集中起来，其中不可见的暗物质永远是由理论上的暗物质粒子（WIMP）组成的。

另一方面，这一原始黑洞假说还远未被广泛接受。研究人员小心地注意到，他们还没有收集到任何证据表明这些是原始黑洞，但他们显然没有找到任何迹象表明他们不可能。随着“半乳糖主义”等越来越敏感的技术日益突出，我们可能不久就会开始对暗物质是什么做出明确的陈述，而不仅仅是什么。

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